CN106814318A - 确定锂离子电池的寿命以及确定估算寿命修正因子的方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种确定锂离子电池的寿命的方法。该方法包括：对锂离子电池进行充电；在第一时刻，获取该锂离子电池的第一荷电状态值；在第二时刻，获取该锂离子电池的第二荷电状态值；基于所获取的第一荷电状态值和第二荷电状态值，确定该锂离子电池的荷电状态区间；以及基于所确定的荷电状态区间、该锂离子电池的标称容量以及在充电过程中对该锂离子电池充入的容量，确定该锂离子电池的寿命。还公开了一种确定锂离子电池的估算寿命的修正因子的方法。
Description
技术领域
本公开一般地涉及锂离子电池管理领域，更具体地，涉及确定锂离子电池的寿命的方法和确定锂离子电池的估算寿命的修正因子的方法。
背景技术
锂离子电池凭借其优异的性能在新能源汽车领域得到广泛的应用。在新能源汽车的整车使用寿命周期中，锂离子电池自身的寿命可能会随着活性材料的消耗而衰减。伴随着锂离子电池寿命的衰减，其充放电能力、自身容量以及能量等数值也会发生变化。因此，通过准确地估算锂离子电池的寿命，可以准确地评估锂离子电池的当前能力。
锂离子电池的寿命可包括日历寿命和循环寿命。一种现有的在线估算锂离子电池寿命的方法为：采用离线实验数据拟合来得到相关公式，然后带入软件中进行锂离子电池寿命的估算。然而，由于电芯之间存在差异，采用该方法对锂离子电池的寿命进行估算所得到的估算精度并不高。
发明内容
因此，有必要提供一种具有更高精度的确定锂离子电池寿命的方法。
本公开的发明人意识到，通过在线修正来得到锂离子电池的实际容量比较困难，而通过比较在相同荷电状态(state of charge,SOC)区间内，当前锂离子电池对应的容量与出厂时锂离子电池所对应的容量比值来确定锂离子电池的当前寿命是可行的。
基于上述考量，根据本公开的一个方面，在一个实施例中，提供了一种用于确定锂离子电池的寿命的方法。该方法包括：对锂离子电池进行充电；在第一时刻，获取该锂离子电池的第一荷电状态值；在第二时刻，获取该锂离子电池的第二荷电状态值；基于所获取的第一荷电状态值和第二荷电状态值，确定该锂离子电池的荷电状态区间；以及基于所确定的荷电状态区间、该锂离子电池的标称容量以及在充电过程中对该锂离子电池充入的容量，确定该锂离子电池的寿命。
在一个例子中，确定锂离子电池的寿命可通过以下公式来实现：
SOH＝C/(SOC2-SOC1)/CRate
其中，SOH表示所确定的锂离子电池的寿命，C表示对锂离子电池充入的容量，SOC1表示第一荷电状态值，SOC2表示第二荷电状态值，(SOC2-SOC1)表示荷电状态区间，CRate表示标称容量。
在一个例子中，第一时刻为充电起始时刻，获取该锂离子电池的第一荷电状态值包括：在该充电起始时刻，判断该锂离子电池是否已静置预定时长；如果该锂离子电池已静置预定时长，基于该锂离子电池的当前开路电压并且根据该锂离子电池的开路电压-荷电状态曲线，确定该锂离子电池的第一荷电状态值。
在一个例子中，第二时刻为充电结束时刻，获取该锂离子电池的第二荷电状态值包括：判断对该锂离子电池的充电是否已进入涓流充电期；如果对该锂离子电池的充电已进入涓流充电期，获取该锂离子电池在该涓流充电期的电压；以及在该充电结束时刻，基于该锂离子电池在该涓流充电期的电压并根据该锂离子电池的开路电压-荷电状态曲线，确定该锂离子电池的第二荷电状态值。
该锂离子电池包括例如，三元材料锂离子电池。
相比于现有技术中的估算锂离子电池寿命的方法，本公开的各实施例中确定锂离子电池寿命的方法能够获得更为准确的锂离子电池的寿命。
本公开的发明人意识到，基于通过上述各实施例的方法确定的锂离子电池的寿命以及通过现有的在线估算锂离子电池寿命的方法所得到的电池估算寿命，可以得到一个修正因子。通过该修正因子，可以对之后通过现有的在线估算锂离子电池寿命的方法估算得到的电池估算寿命进行修正从而得到更为精确的锂离子电池的寿命。
基于此，根据本公开的另一个方面，在一个实施例中，提供了一种用于确定锂离子电池的估算寿命的修正因子的方法。该方法包括：对锂离子电池进行充电；在第一时刻，获取该锂离子电池的第一荷电状态值；在第二时刻，获取该锂离子电池的第二荷电状态值；基于所获取的第一荷电状态值和第二荷电状态值，确定该锂离子电池的荷电状态区间；基于所确定的荷电状态区间、该锂离子电池的标称容量以及在充电过程中对该锂离子电池充入的容量，确定该锂离子电池的寿命；以及基于所确定的该锂离子电池的寿命以及该锂离子电池的估算寿命，确定该锂离子电池的估算寿命的修正因子。其中，该锂离子电池的估算寿命可以通过包括现有的在线估算锂离子电池寿命的方法在内的所有已知的或未来发展出的估算锂离子电池寿命的方法来估算得到。
在一个例子中，确定该锂离子电池的寿命可通过以下公式来实现：
SOH＝C/(SOC2-SOC1)/CRate
其中，SOH表示所确定的锂离子电池的寿命，C表示对锂离子电池充入的容量，SOC1表示第一荷电状态值，SOC2表示第二荷电状态值，(SOC2-SOC1)表示荷电状态区间，CRate表示标称容量。
在一个例子中，确定该锂离子电池的估算寿命的修正因子可通过以下公式来实现：
ΔSOH＝SOH-SOH’
其中，ΔSOH表示修正因子，SOH表示所确定的该锂离子电池的寿命，SOH’表示该锂离子电池的估算寿命。
通过本公开的各实施例所确定的修正因子，可以对之后获得的该锂离子电池的估算寿命进行修正，从而获得更为精确的锂离子电池的寿命。
附图说明
本公开的其它特征、特点、优点和益处通过以下结合附图的详细描述将变得更加显而易见。
图1示出了根据本公开的一个实施例的确定锂离子电池的寿命的方法；以及
图2示出了根据本公开的一个实施例的确定锂离子电池的估算寿命的修正因子的方法。
具体实施方式
本公开的基本构思在于，在特定的荷电状态区间内，锂离子电池充入的容量与该锂离子电池的标称容量以及该锂离子电池的寿命相关，通过该关系，在已知锂离子电池的标称容量、特定的荷电状态区间以及该锂离子电池的充入容量的情况下，可以得到该锂离子电池的寿命信息。
以下结合附图对本公开的各个方面的实施例进行描述。
图1示出了根据本公开的一个实施例的确定锂离子电池的寿命的方法流程图。参照图1，在块101中，开始对该锂离子电池进行充电。例如，可以通过车载充电器对该锂离子电池进行充电。
在块102中，在充电过程中的第一时刻，获取该锂离子电池的第一荷电状态值SOC1。也就是说，该第一荷电状态值SOC1对应的时间点就是充电过程中的该第一时刻。在一个例子中，如果该锂离子电池的开路电压(open circuit voltage,OCV)与荷电状态呈现特定的关系，那么可以通过该锂离子电池的开路电压来获取相对应的荷电状态值。譬如，对于三元材料锂离子电池而言，可以根据该三元材料锂离子电池的开路电压-荷电状态曲线，并基于所获得的该锂离子电池的开路电压来获取该锂离子电池的荷电状态值。
在一个例子中，该第一时刻可以是充电起始时刻。在该锂离子电池的开路电压与荷电状态呈现特定关系的情形下，基于该锂离子电池在该充电起始时刻的开路电压，可以获取相对应的第一荷电状态值SOC1。
有利地，为了获得更为准确的第一荷电状态值SOC1，可以先将该锂离子电池静置一段时间，以使其开路电压是一个稳定的电压。基于此，在充电起始时刻，可以先判断该锂离子电池是否已静置了预定时长。该预定时长可以是能够确保该锂离子电池的开路电压是一个较为稳定的电压的任意适当的数值。可以通过多种方式来实现判断该锂离子电池是否已静置预定时长，例如，可以通过判断该锂离子电池的控制器，譬如电池管理系统(BMS)的下电时长是否已达到预定值来判断该锂离子电池是否已静置了预定时长。类似地，该预定值可以是能够确保该锂离子电池的开路电压是一个较为稳定的电压的任意适当的数值，例如1小时。一般而言，锂离子电池的静置时长大于该锂离子电池的控制器的下电时长，因此，在预定值为例如1小时的情形下，该锂离子电池的静置时间，也即该预定时长可能已超过1小时。
当判断得到该锂离子电池已静置了该预定时长时，基于该锂离子电池的当前开路电压并且根据该锂离子电池的开路电压-荷电状态曲线，就可以确定该锂离子电池的第一荷电状态值SOC1。
在块103中，在充电过程中的第二时刻，获取该锂离子电池的第二荷电状态值SOC2。也就是说，该第二荷电状态值SOC2对应的时间点就是充电过程中的该第二时刻。在一个例子中，该第二时刻可以是充电结束时刻。在该锂离子电池的开路电压与荷电状态呈现特定关系的情形下，基于该锂离子电池在该充电结束时刻的开路电压，可以获取相对应的第二荷电状态值SOC2。
通常地，在对锂离子电池进行充电的末期，充电电流已十分小，属于涓流充电期，在这种电流下，锂离子电池的电压已基本接近于开路电压，因此，在该锂离子电池的开路电压与荷电状态之间呈现特定关系的情形下，基于在该涓流充电期的电压，可以获取相对应的该锂离子电池的第二荷电状态值。基于此，在充电过程中，可以判断对该锂离子电池的充电是否已进入涓流充电期。如果对该锂离子电池的充电已进入涓流充电期，则可以获取该锂离子电池在涓流充电期的电压。然后，在充电结束时刻，基于所获取的该锂离子电池在涓流充电期的电压，并根据该锂离子电池的开路电压-荷电状态曲线，可以确定该锂离子电池的第二荷电状态值SOC2。
在块104中，基于第一荷电状态值SOC1和第二荷电状态值SOC2，确定该锂离子电池的荷电状态区间(SOC2-SOC1)。
对于在第一时刻，例如充电起始时刻至第二时刻，例如充电结束时刻期间对该锂离子电池充入的容量C，可以通过例如在该第一时刻至该第二时刻的时间内对充入该锂离子电池的电流进行积分来获得。
在块105中，基于所确定的该锂离子电池的荷电状态区间(SOC2-SOC1)、该锂离子电池的标称容量CRate以及在充电过程中对该锂离子电池充入的容量C，确定该锂离子电池的寿命SOH。
在一个例子中，可以通过以下公式来确定该锂离子电池的寿命SOH：
SOH＝C/(SOC2-SOC1)/CRate
相比于现有技术中的估算锂离子电池寿命的方法，本公开的各实施例的确定锂离子电池寿命的方法能够获得更为准确的锂离子电池的寿命。
可以理解的是，由于根据本公开的各实施例确定的锂离子电池的寿命更为精确，因此，基于根据本公开的各实施例确定的锂离子电池的寿命以及基于根据现有的在线估算锂离子电池寿命的方法估算得到的电池估算寿命，可以得到一个锂离子电池寿命的修正因子。通过该修正因子，可以对之后通过现有的在线估算锂离子电池寿命的方法估算得到的电池估算寿命进行修正。换言之，有了该修正因子，即使在之后的某个时间段内采用的是现有的在线估算锂离子电池寿命的方法来估算得到锂离子电池的估算寿命，也可以使用该修正因子来进行修正从而得到更为准确的锂离子电池的寿命。
基于此，本公开在另一个实施例中提供了一种确定锂离子电池的估算寿命的修正因子的方法。参照图2，该方法的块201、202、203、204和205执行的功能类似于图1中的块101、102、103、104和105，其区别在于，图2还包括块206。在该块206中，基于在块205中确定的该锂离子电池的寿命以及基于所估算的该锂离子电池的估算寿命，确定该锂离子电池的估算寿命的修正因子。
在一个例子中，可以通过下式来确定该锂离子电池的估算寿命的修正因子：
ΔSOH＝SOH-SOH’
其中，ΔSOH表示修正因子，SOH表示所确定的该锂离子电池的寿命，SOH’表示所估算的该锂离子电池的估算寿命。
需要说明的是，该锂离子电池的估算寿命SOH’可以通过包括现有的在线估算锂离子电池寿命的方法在内的所有已知的或未来发展出的估算锂离子电池寿命的方法来估算得到。
本领域技术人员应当理解，上面公开的各个实施例可以在不偏离发明实质的情况下做出各种变形和修改。因此，本公开的保护范围应当由所附的权利要求书来限定。
Claims (10)
1.一种用于确定锂离子电池的寿命的方法，所述方法包括：
对所述锂离子电池进行充电；
在第一时刻，获取所述锂离子电池的第一荷电状态值；
在第二时刻，获取所述锂离子电池的第二荷电状态值；
基于所述第一荷电状态值和所述第二荷电状态值，确定所述锂离子电池的荷电状态区间；
基于所述锂离子电池的所述荷电状态区间、所述锂离子电池的标称容量以及在充电过程中对所述锂离子电池充入的容量，确定所述锂离子电池的寿命。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定所述锂离子电池的所述寿命包括：
基于所述锂离子电池的所述荷电状态区间，所述锂离子电池的标称容量以及在充电过程中对所述锂离子电池充入的容量，并且通过以下公式，来确定所述锂离子电池的所述寿命，
SOH＝C/(SOC2-SOC1)/CRate
其中，SOH表示所确定的所述锂离子电池的所述寿命，C表示对所述锂离子电池充入的所述容量，SOC1表示所述第一荷电状态值，SOC2表示所述第二荷电状态值，(SOC2-SOC1)表示所述荷电状态区间，CRate表示所述标称容量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一时刻为充电起始时刻，所述获取所述锂离子电池的所述第一荷电状态值包括：
在所述充电起始时刻，判断所述锂离子电池是否已静置预定时长；
如果所述锂离子电池已静置预定时长，基于所述锂离子电池的当前开路电压并且根据所述锂离子电池的开路电压-荷电状态曲线，确定所述锂离子电池的所述第一荷电状态值。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述判断所述锂离子电池是否已静置所述预定时长包括：
获取所述锂离子电池的控制器的下电时长；
判断所述控制器的所述下电时长是否已达到预定值；
如果所述控制器的所述下电时长已达到所述预定值，确定所述电池已静置所述预定时长。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述预定值为1小时。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二时刻为充电结束时刻，所述获取所述锂离子电池的所述第二荷电状态值包括：
判断对所述锂离子电池的充电是否已进入涓流充电期；
如果对所述锂离子电池的充电已进入所述涓流充电期，获取所述锂离子电池在所述涓流充电期的电压；
在所述充电结束时刻，基于所述锂离子电池在所述涓流充电期的所述电压并根据所述锂离子电池的开路电压-荷电状态曲线，确定所述锂离子电池的所述第二荷电状态值。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述锂离子电池充入的所述容量通过以下方式获得：
在所述第一时刻到所述第二时刻的时间内对充入所述锂离子电池的电流进行积分，来获取在所述充电过程中对所述锂离子电池充入的所述容量。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述锂离子电池包括三元材料锂离子电池。
9.一种用于确定锂离子电池的估算寿命的修正因子的方法，所述方法包括：
对所述锂离子电池进行充电；
在第一时刻，获取所述锂离子电池的第一荷电状态值；
在第二时刻，获取所述锂离子电池的第二荷电状态值；
基于所述第一荷电状态值和所述第二荷电状态值，确定所述锂离子电池的荷电状态区间；
基于所述锂离子电池的所述荷电状态区间、所述锂离子电池的标称容量以及在充电过程中对所述锂离子电池充入的容量，确定所述锂离子电池的寿命；
基于所确定的所述锂离子电池的所述寿命以及所述锂离子电池的估算寿命，确定所述锂离子电池的估算寿命的修正因子。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述确定所述锂离子电池的所述寿命包括：
基于所述锂离子电池的所述荷电状态区间，所述锂离子电池的标称容量以及在充电过程中对所述锂离子电池充入的容量，并且通过以下公式，来确定所述锂离子电池的所述寿命，
SOH＝C/(SOC2-SOC1)/CRate
其中，SOH表示所确定的所述锂离子电池的所述寿命，C表示对所述锂离子电池充入的所述容量，SOC1表示所述第一荷电状态值，SOC2表示所述第二荷电状态值，(SOC2-SOC1)表示所述荷电状态区间，CRate表示所述标称容量；以及
所述确定所述锂离子电池的估算寿命的所述修正因子包括：
基于所确定的所述锂离子电池的所述寿命以及所述锂离子电池的所述估算寿命，并且通过以下公式，来确定所述锂离子电池的估算寿命的所述修正因子：
ΔSOH＝SOH-SOH’
其中，ΔSOH表示所述修正因子，SOH’表示所述锂离子电池的所述估算寿命。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170609 |